DE2119956B2 - Verfahren zum kontinuierlichen herstellen einer verbundplatte aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einer Verbundplatte aus thermoplastischem Kunststoff aus wenigstens zwei ebenen, auf ihrer gegeneinander gerichteten Oberfläche parallel zueinander verlaufende Rippen aufweisenden Schichten, bei dem die Schichten als Schlauch extrudiert werden, danach der Schlauch durch Einblasen von Druckluft aufgeweitet sowie anschließend in seiner Längsrichtung aufgeschnitten wird, und bei dem während des Flachlegens des Schlauches die Schichten miteinander verbunden werden.

Ein derartiges Verfahren, das Gegenstand eines älteren Vorschlags (DT-OS 20 50 969) ist, dient dazu, eine Verbundplatte aus thermoplastischem Kunststoff mit einem ausreichend hohen Widerstand gegenüber Biegebeanspruchung zu schaffen. Hierbei wird ein einziger Schlauch aus einem wärmeplastifizierten thermoplastischen Kunststoff kontinuierlich aus einem Extrudierwerkzeug extrudiert, das eine Extrudiermündung in Form eines Ringspaltes aufweist. An dessen Innenumfang sind in Extrudierrichtung parallel zueinander verlaufende Nuten vorgesehen, so daß der extrudierte Schlauch eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Rippen aufweist, die sich in axialer Richtung des Schlauches erstrecken. Wenn der extrudierte Schlauch axial vom Extrudierwerkzeug abgezogen wird, wird mittels eines Druckgases aufgeweitet und gleichzeitig um seine Mittelachse rotierend oder oszillierend bewegt, so daß die anfänglich sich in axialer Richtung des Schläuche erstreckenden Rippen nunmehr in Schrauben- oder Mäanderform an der inneren Umfangsfläche des Schlauches verlaufend schräg zur axialen Richtung des Schlauches angeordnet sind, wenn der Schlauch auf ⁶S seinen vorbestimmten Durchmesser ausgedehnt ist. Der Schlauch wird sodann in seiner Längsrichtung aufgeschnitten und schließlich allmählich flachgelegt, so daß die aus den beiden Schlauchlängshälften gebildeten flachen Schichten mit ihren jeweils gerippten Oberflächen einander zugekehrt sind und in Berührung miteinander kommen. In dieser Verfahrensstufe sind die Innenflächen der Schichten oder wenigstens die oberen Enden der einzelnen Rippen in wärmeplastifhiiertem Zustand so daß diese leicht miteinander verbunden werden wenn die Schichten gegeneinander gedruckt werden wobei gemäß dem genannten älteren Vorschlag die Rippen der beiden Schichten entweder in den Kreuzungsbereichen der freien Enden miteinander verschmolzen oder mittels einer Zwischenschicht aus einem geschäumten thermoplastischen Kunststoff verbunden werden. Wenn die derart miteinander verbundenen Schichten gekühlt und ausgehärtet sind, ergibt sich eine Verbundplatte mit zwei ebenen Außenschichten die an ihren Innenseiten durch parallel zueinander verlaufende Rippen miteinander verbunden sind. Da sich hierbei die Rippen an der einen Schicht in einer anderen Richtung erstrecken als die Rippen an der anderen Schicht, weist die Verbundplatte eine hohe mechanische Festigkeit gegenüber Biegebeanspruchungen auf die der Verbundplatte während des Gebrauchs in beliebigen Richtungen ohne Bruchgefahr erteilt werden können. ,.JO-U- Λ

Auf Grund des Umstandes jedoch, daß sich eine derartige Verbundplatte aus einem flachgelegten Schlauch ergibt und daher eine Breite aufweist, die etwa der halben Umfangslänge des auf den vorbestimmten Durchmesser ausgedehnten Schlauches entspricht, ist die durch das Verfahren gemäß dem älteren Vorschlag hergestellte Verbundplatte im Vergleich zum Durchmesser des extrudierten und aufgeweiteten Schlauches relativ schmal. Die begrenzte Breite der Verbundplatte wirkt sich daher nicht nur im Sinne einer gewissen Begrenzung auf die praktischen Anwendungsmöglichkeiten der Verbundplatte aus, sondern hat auch zur Folge, daß sich pro Flächeneinheit hergestellter Verbundplatte eine vergleichsweise niedrige Produktionsleistung sowie demgemäß vergleichsweise hohe Produktionskosten ergeben. Da weiterhin die die Verbundplatte bildenden Schichten aus ein und demselben Schlauch stammen, weisen die Rippen der einen Schicht das gleiche Muster wie die Rippen der anderen Schicht auf, obwohl sich die Rippen in unterschiedlichen Richtungen erstrecken. Dies kann ebenfalls dazu führen, daß in bestimmten Beanspruchungsfällen die mechanische Widerstandsfähigkeit der Verbundplatte gegenüber Biegekräften zu wünschen übrig läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß bei einer wirtschaftlicheren Fertigung, d. h. mit verringerten Herstellungskosten und einem vergrößerten Produktionsausstoß, Verbundplatten von größerer Breite hergestellt werden können.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Verfahrens gemäß der Erfindung sind in Anspruch 1 enthalten. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den Ansprüchen 2 und 3 aufgeführt.

Da die zur Bildung der Verbundplatte vorgesehenen schlauchförmigen Schichten getrennt voneinander aus gesonderten Extrudierwerkzeugen extrudiert werden und jede dieser schlauchförmigen Schichten in Längsrichtung aufgeschnitten sowie sodann flachgelegt wird, entspricht die Breite der sich ergebenden Verbundplatte etwa der Umfangslänge jeder der extrudierten schlauchförmigen Schichten, weswegen sich im Vergleich zu dem vorgenannten Verfahren gemäß dem al-

teren Vorschlag mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine etwa doppelt so breite Verbundplatte herstellen läßt. Da darüber hinaus die schlauchförmigen Schichten aus gesonderten Extrudierwerkzeugen extrudiert werden und jeweils mit tJiterschiedlichen Geschwindigkeiten verdreh- oder oszillierbar sind, können die Rippen der einen Schicht verschieden sein von den Rippen der anderen Schicht. Da jede der gleichzeitig und getrennt voneinander e.xtrudierten schlauchförmigen Schichten getrennt in Längsrichtung aufgeschnitten und sodann flachgelegt wird, kann die den Rippen zugeordnete Oberfläcne der betreffenden Schicht sehr leicht nochmals erhitzt werden, bevor die Schichten miteinander verbunden werden. So ist es sogar möglich, die einzelnen Schichten, bevor sie miteinander verbunden oder aber bevor sie in Längsrichtung geschnitten und flachgelegt werden, abkühlen und aushärten zu lassen, so daß die Schichten vorübergehend — entweder schlauchförmig oder aber fla-hgelegt — gelagert werden können und erst von ihrer Verbindung miternander an der den Rippen zugeordneten Oberfläche wieder erhitzt werden.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

F i g. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 im Schnitt einen Teil eines Extruders für die Vorrichtung gemäß F i g, 1 mit einem Ringspalt,

F i g. 3 im Schnitt verschiedene AusbilJungen des Ringspaltes,

F i g. 4 in Draufsicht Beispiele von Mustern der Rippen der Verbundplatte,

Fig.5 einen Teilschnitt durch eine Winkeleinstellvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

F i g. 6 einen Teilschnitt einer Winkeleinstellvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel und

F i g. 7 und 8 als zweites Ausführungsbeispiei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens schematisch die Anordnung mehrerer Strangpreßdüsen, die an einen gemeinsamen Extruder angeschlossen sind.

Die F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen einer zweischichtigen Verbundplatte 9 aus thermoplastischem Kunststoff aus ebenen Schichten 24 und 24'. Die Schichten 24 und 24' werden aus zwei Schläuchen 17 bzw. 17' welche aus zwei voneinander unabhängigen Extrudern 10 bzw. 10' extrudiert werden, gewonnen. Die beiden Extruder 10 und 10' sind mit den Strangpreßdüsen 11 und 11' versehen (Fig.2). Der Extruder 10 bzw. 10' enthält eine Schnecke 12, welche den plastifizierten thermoplastischen Kunststoff 13 durch einen Winkelkopf 14 der Strangpreßdüse U bzw. 11' zuführt. Diese weist einen konisch geformten Durchgangskanal 15 auf, welcher zu einem kreisrunden Ringspalt 16 führt. Durch diesen Ringspalt 16 wird der thermoplastisehe Kunststoff 13 fortlaufend extrudiert, so daß ein Schlauch 17 bzw. 17' gebildet wird. Der Ringspalt 16 wird von einer inneren und von einer äußeren umlaufenden, konzentrisch angeordneten Wand gebildet. Diese Wände bewirken die Schlauchform und durch die besondere Gestaltung der Wände wird eine der Oberflächen des Schlauches 17 bzw. 17' gerippt. Hierzu befinden sich auf der inneren Wand voneinander im Abstand angeordnete Nuten 18. Die Nuten 18 sind im gleichen Abstand voneinander angeordnet und erstrecken sich parallel zur Achse des herzustellenden Schlauches 17 bzw. 17' Die Nuten 18 können unterschiedlich ausgebildet sein (F i g. 3).

Die Strangpreßdüse 11 bzw. 11' wird konstant um ihre Achse gedreht Der Schlauch 17 bzw. 17', welcher aus der Strangpreßdüse il bzw. Jl' extrudieri wird, wird dabei ebenfalls gedreht Für die Drehbewegung der Strangpreßdüse 11 bzw. 11' ist ein Antriebsmechanismus 19 vorgesehen. Die Antriebsvorrichtung 19 ist am Winkelkopf 14 befestigt

Wird die Strangpreßdüse Il bzw. 11' gedreht, dann werden auf dem Schlauch 17 bzw. 17' Rippen 25 bzw. 25' erzeugt, weiche aus der Richtung, die parallel zur Schlauchachse verläuft, ausgelenkt sind. Die Rippen 25 bzw. 25' schließen einen Winkel zu der Richtung ein, welche parallel zur Achse des Schlauches 17 bzw. 17' verläuft.

Um die mechanische Festigkeit der Verbundplatte 9 festlegen zu können, werden die Drehwinkel der Schläuche 17 und 17' eingestellt Hierzu sind Winkeleinstellvorrichtungen 22 bzw. 22' vorgesehen (F i g. 5, 8, F i g. 6,9).

Die Winkeieinstellvorrichtung 22 ist zwischen der Strangpreßdüse 11 bzw. 1Γ und einem Schneidwerkzeug 23 angeordnet Die Winkeleinstellvorrichtung 22 enthält eine hohlzylindrische Trommel 51 mit einer Innenwand 51a, deren Durchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des Schlauches 17 bzw. 17' ist. Die Innenwand 51a ist glatt ausgebildet und besitzt eine Anzahl von öffnungen 51 b, die über eine Saugleitung 52 mit einer nicht dargestellten Saugpumpe in Verbindung stehen. Durch diese Saugleitung 52 wird ein Unterdruck innerhalb der Trommel 51 während des Betriebes erzeugt. Die Trommel 51 befindet sich auf einem verschiebbaren Tisch 53, der von der Strangpreßdüse 11 bzw. IV fort oder zu dieser hin verschiebbar ist. Der Abstand zwischen der Winkeleinstellvorrichtung 22 und der Strangpreßdüse 11 bzw. 11' kann somit verändert werden. An der Trommel 51 ist desweiteren ein Druckregler 55 für eine bestimmte Druckeinstellung in der Trommel 51 vorgesehen.

Während des Betriebes wird der Schlauch 17 bzw. 17' von der Strargpreßdüse U bzw. 11' weggezogen und gedreht. Der Schlauch 17 bzw. 17' wird dabei durch die Trommel 51 geführt und befindet sich dabei in gleitender Berührung mit deren Innenwand 51a. Infolge der Saugwirkung wird der Schlauch 17 bzw. 17' gegen die Innenwand 51a gedrückt Der Schlauch 17 bzw. 17' wird infolge der Drehung der Strangpreßdüse 11 bzw. Il' gedreht und die Rippen 25 bzw. 25' werden um einen bestimmten Winkel verschoben. Der Druck innerhalb der Trommel 51 wird ebenfalls reguliert, so daß der der Drehung entgegengesetzt wirkende Effekt des Festhaltens des Schlauches 17 dzw. 17' einstellbai ist. Der Drehwinkel des Schlauches 17 bzw. 17' hängt vom Abstand zwischen der Strangpreßdüse 11 bzw. 11' und der Winkeleinstellvorrichtung 22 derart ab, daß der Drehwinkel vergrößert wird und eine dichtere Anordnung der Rippen 25 bzw. 25' erzeugt wird, wenn der Abstand zwischen dei Winkeieinstellvorrichtung 22 und der Strangpreßdüse 11 bzw. II' verkleinert wird. Um die Dichte des Rippenmusters zu verringern, wird der Abstand zwischen der Winkeieinstellvorrichtung 22 und der Strangpreßdüse 11 bzw. 11' vergrößert. Dadurch wird gleichzeitig ein kleinerer Winkel der Rippen 25 bzw. 25' von der Achsrichtung erhalten.

Eine Winkeleinstellvorrichtung 22' für einen Schlauch 17 bzw. 17', bei dem sich die Rippen 25 bzw. 25' auf der Außenfläche befindet, ist in der F i g. 6 dargestellt. Die Winkeleinstellvorrichtung 22' enthält einen ringförmigen Hohlkörper 61 und einen rinsrför-

migen Kühlmantel 62. Der Hohlkörper 61 besitzt eine glatte äußere Oberfläche 61a, die eine Anzahl von Öffnungen 616 aufweist. Der Durchmesser dieses Hohlkörpers 61 entspricht etwa dem Innendurchmesser des Schlauches 17 bzw. 17'. Der Hohlkörper 61 steht über s eine Saugleitung 63 mit einer nicht dargestellten Unterdruckkammer in Verbindung. Es herrscht somit im Hohlkörper 61 ein Unterdruck. Der Kühlmantel 62 ist an der Frontseite des Hohlkörpers 61 angeordnet. Dieser Kühlmantel 62 steht über die Einlaßleitung 62a und die Aulaßleitung 626 mit einer nicht dargestellten Kühleinrichtung in Verbindung. Der Außendurchmesser des Kühlmantels 62 entspricht etwa dem Innendurchmesser des Schlauches 17 bzw. 17'. Der Schlauch 17 bzw. 17' wird über den Hohlkörper 61 und den Kühlmantel 62 geführt und wird dabei gegen deren Oberflächen gedrückt infolge der Saugwirkung des Innendruckes im Inneren des Hohlkörpers 61. Diese Saugwirkung wirkt durch die Öffnungen 616. Durch die Abstandsveränderung der Winkeleinstellvorrichtung 22' von der Strangpreßdüse U bzw. 11' kann die Größe der Abweichung der Rippen 25 bzw. 25' von der Achsenrichtung eingestellt werden. Durch den Kühlmantel 62 wird die Innenwand des Schlauches 17 bzw. 17' auf eine bestimmte Temperatur gehalten.

Die Schläuche 17 bzw. 17' werden nach dem Extrudieren in Längsrichtung durch Schneidwerkzeuge 23 bzw. 23' geschnitten. Sie werden dann ausgebreitet und ergeben ebene bandförmige Schichten 24 bzw. 24'. Die Schichten 24 und 24' werden über Führungsrollen 26, 27 und 28 gezogen, wobei die Rippen 25 und 25' der Schichten 24 und 24' einander zugekehrt sind. Da die Schichten 24 und 24' abgekühlt sind und sich bereits verfestigt haben, ist es von Vorteil, die Spitzen der Rippen 25 und 25' vor dem Verbinden zu erhitzen. Die Spitzen werden dadurch angeschmolzen. Zu diesem Zweck ist eine Heizvorrichtung 30 vorgesehen, welche zwischen den beiden Schichten 24 und 24' angeordnet ist. Beim engen Zusammenbringen der Schichten 24 und 24' werden die Spitzen der Rippen 25 und 25' mittels einer Schweißvorrichtung 29 miteinander verschweißt. Die Schweißvorrichtung 29 weist hierzu Druckrollen 31 und im Abstand davon Ausgangsrollen 32 auf. Ein Paar Führungsriemen 33 ist über die Rollen 31 und 32 gespannt. Der Abstand zwischen der Druckrollen 31 kann eingestellt werden, und zwar dadurch, daß diese relativ zueinander beweglich sind. Die Schichten 24 und 24' werden zwischen die Führungsriemen 33 geführt und durch die Druckrollen 31 gegeneinander gepreßt Die Rippen 25 und 25', welche durch die Heizvorrichtung 30 erhitzt sind, werden zu der Verbundplatte 9 miteinander verschweißt so daß sie fest aneinander haften. Die Dicke der Verbundplatte 9 entspricht etwa dem Abstand zwischen den beiden Druck -rollen 31.

Die äußeren Oberflächen der Führungsriemen 33 sind nicht glatt sondern porös ausgebildet so daß die Wärme, welche in der Verbundplatte 9 gespeichert ist abziehen kann, während der Führung zwischen diesen beiden Führungsriemen 33.

Die Schweißvorrichtung 29 weist einen Heizmantel

35 auf zum Nachbeheizen der Verbundplatte 9. Es werden dadurch innere Spannungen in der Verbundplatte 9 vermieden. Eine Saugglocke 36 ist anschließend an den Heizmantel 35 angeordnet. Es werden dadurch die äußeren Lagen der Verbundplatte 9 nach außen gezogen. Dadurch wird vermieden, da3 die inneren Lagen der Verbundplatte 9 auf Grund der gespeicherten Wärme sich auflockern. Weiterhin ist ein Kühlmantel 37 der Saugglocke 36 nachgeordnet. Die Verbundplatte 9 wird dadurch abgekühlt noch bevor sie die Führungsriemen 33 verläßt.

Durch eine Schneidvorrichtung 38 wird die Verbund platte 9 in gewünschten Längen geschnitten.

Beispiele von Mustern für die Rippen 25 und 25' der Verbundplatte 9 sind in der F i g. 4 dargestellt. Das Muster (A) wird erzielt, indem die Strangpreßdüsen 111 und 11' festgehalten sind oder eine volle Umdrehung um ihre Achse ausführen. Die Rippen 25 und 25' überkreuzen einander. Das Muster (B) wird dadurch erzeugt, daß die Strangpreßdüsen 11 und W alternierend einmal im Uhrzeigersinn und einmal entgegen dem Uhrzeigersinn innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches um ihre Achsen hin und her gedreht werden. Das Muster (C) wird aus geradlinig verlaufenden, in gleichen Abständen voneinander angeordneten mittels einer festgehaltenen Strangpreßdüse 11 gebildeten Rippen 25 und aus mäanderförmigen, mittels einer innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches oszillierend um ihre Achse gedrehten Strangpreßdüse 11' gebildeten Rippen 25' erzeugt. Das Muster (D) ist eine modifizierte Ausführungsforrn des Musters (B).

In der F i g. 7 sind zwei identisch konstruierte Strangpreßdüsen 11 und 11' auf einen gemeinsamen Extruder 10 aufmontiert. Von diesen Strangpreßdüsen 11 und 11' werden zwei Schläuche 17 bzw. 17' hergestellt. Die Strangpreßdüsen 11 und 11' sind drehbar um ihre Achsen angeordnet. Für die Drehbewegung sind Antriebsmechanismen 19 vorgesehen. Die beiden Schläuche 17 und 17' werden beim Wegziehen von den Strangpreßdüsen 11 bzw. 11' gedreht. Die Schläuche 17 und 17' werden durch Schneidwerkzeuge 23 geschnitten und in bandförmige Schichten 24 und 24' ausgebreitet. Winkeleinstellvorrichtungen 22 sind bei der Vorrichtung gemäß F i g. 7 ebenfalls vorgesehen.

Die Anzahl der Strangpreßdüsen kann entsprechend den Anforderungen des Betriebes gewählt werden. Die F i g. 8 stellt eine Vorrichtung dar, welche drei Strangpreßdüsen 11'. 11 und 11' aufweist, die an einen gemeinsamen Extruder 10 angeschlossen sind. Von diesen Strangpreßdüsen 11', 11 und 11' werden die drei Schläuche 17', 17 und 17' erzeugt Durch entsprechende Antriebselemente 19 können die drei Strangpreßdüsen 11', 11 bzw. 11' in Drehbewegung versetzt werden. Die mittlere Strangpreßdüse 11 dieser Vorrichtung ist so ausgestaltet daß der mittlere Schlauch 17 auf beiden Oberflächen gerippt ist Die daraus hergestellte Schicht 24 wird zwischen die beiden Schichten 24', welche aus den Schläuchen 17' und 17' hergestellt sind, eingeschweißt Zur Einstellung des Drehwinkels sind die Winkeleinstellvorrichtungen 22 vorgesehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen einer Verbundplatte aus thermoplastischem Kunststoff aus wenigstens zwei ebenen, auf ihrer gegeneinander gerichteten Oberfläche parallel zueinander verlaufende Rippen aufweisenden Schichten, bei dem die Schichten als Schlauch extrudiert werden, danach der Schlauch durch Einblasen von Druckluft aufgeweitet sowie anschließend in seiner Längsrichtung aufgeschnitten wird, und bei dem während des Flachlegens des Schlauches die Schichten miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudie- ren jeder der schlauchförmigen Schichten gleichzeitig und getrennt voneinander erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Extrudieren die eine schlauchförmige Schicht mit gegenüber der anderen schlauchförmigen Schicht unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit um die Achsrichtung konstant oder oszillierend in gleichen oder unterschiedlichen Umfangsrichtungen verdreht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudieren der schlauchförmigen Schichten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit erfolgt.